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CN1471655A - 具有加热器电极的电致发光灯 - Google Patents

具有加热器电极的电致发光灯 Download PDF

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沃尔特・J・帕西欧莱克
沃尔特·J·帕西欧莱克
A・科弗兰
威廉·A·科弗兰
托弗・C・肖尔
克里斯托弗·C·肖尔
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Abstract

电致发光灯(30)包括两个电极和至少三个连接器(31，33，34)，第一连接器(31)连接到第一电极，并且第二连接器(33)和第三连接器(34)连接到第二电极。第一电流流过第一连接器(31)和第二连接器(33)之间的灯，导致灯发光。第二电流流过第二连接器(33)和第三连接器(34)之间的第二电极，由此，第二电极的温度随第二电流而增加。当从背后照明液晶显示器时，第二电极提供热量使显示器变暖以正常操作。两个电极中任何一个可以用作加热器。

Description

具有加热器电极的电致发光灯
技术领域
本发明涉及电致发光(EL)灯，尤其涉及一种具有加热器元件作为一个电极的EL灯。如这里所使用的，EL“板”是包括一个或多个发光区域的单层衬底，其中每个发光区域是一个EL“灯”。板中的一个或多个灯可以包括作为电极的加热器。
背景技术
EL灯基本上是在两个导电电极之间具有介电层的电容器，其中两个导电电极中的一个是透明的。介电层包括荧光粉，或者有单独的荧光粉层与介电层相邻。荧光粉在有强电场的情况下发光，使用非常小的电流。
现代的EL灯是厚膜器件，典型地包括厚度大约为7.0mil(0.178mm)的由聚酯或聚碳酸酯材料制成的透明衬底。由氧化铟锡(ITO)或氧化铟制成的透明前电极真空沉积在衬底上至大约1000A°的厚度。荧光层丝网印刷在前电极上，并且介电层丝网印刷在荧光层上。后电极丝网印刷在介电层上。可以改为使用其它制造EL灯的方法，例如粘辊法。
用于制造EL灯的墨水包括粘合剂，溶剂和填料，其中填料决定印刷层的性质。典型的溶剂是二甲基乙酰胺(DMAC)或者乙基丁基乙酸酯(EB乙酸酯)。粘合剂典型地是含氟聚合物，例如聚偏二氟乙烯/六氟丙稀(PVDF/HFP)，聚酯，聚乙烯，或者环氧树脂。荧光层典型地沉积自包含溶剂，粘合剂，和硫化锌微粒的生料。介电层典型地沉积自包含溶剂，粘合剂，钛酸钡(BaTiO3)微粒的生料。后(不透明)电极典型地沉积自包含溶剂，粘合剂和导电微粒例如银或碳的生料。因为每层的溶剂和粘合剂在化学性质上是相同或类似的，在相邻的层之间有化学相容性和良好的粘附。
在许多应用，例如自动显示和便携式设备例如手表，收音机，全球定位系统，和cd机中，EL灯用于从背后照亮液晶显示器(LCD)；例如，如在美国专利4,580,877(Washo)和5,121,234(Kucera)中所公开的。由于背后照明的均匀性及LCD的分辨率和对比度，结合体是受欢迎的。有一个问题，即液晶材料在低温，例如0℃以下变得太过粘稠以致不能正常操作。为LCD提供加热器是众所周知，但是加热器通常增加显示器的体积，这是不希望的。而且，加热器典型地非均匀地加热显示器。
通过改变厚度而改变ITO层的电阻率在本领域中是众所周知的。如美国专利4,880,475(Lindmayer)中所公开的，涉及一种薄膜(玻璃衬底)电致发光器件，超薄、高电阻率的ITO层由另一金属氧化物层，例如氧化镍保护。
在LCD中使用ITO层作为加热器在本领域中也是众所周知的。如在美国专利5,559,614(Urbish等)中公开的，加热器电极与LCD中的后电极共面但隔开。加热器电极公开为ITO和氧化铜层的结合体。到加热器的连接仅一般地描述，但是加热器需要至少两个额外的连接器。制作布线图案的加热器电极可能需要多于两个额外的连接器。
LCD和EL灯共享公共电极在本领域中也是众所周知的，例如在美国专利4,500,173(Leibowitz等)中公开的，但是公共电极是加热器不是众所周知的。
发明内容
鉴于前述内容，因此本发明的一个目的在于提供一种具有加热器电极的EL灯。
本发明的另一个目的在于提供一种EL灯，其中前电极和加热器电极是同一电极。
本发明的再一个目的在于提供一种EL灯，其中后电极和加热器电极是同一电极。
本发明的另一个目的在于提供一种具有需要单个额外连接器的整体加热器的EL灯。
本发明的再一个目的在于提供一种具有EL灯的液晶显示器，其中EL灯用于背后照明和加热液晶显示器。
本发明的另一个目的在于提供一种液晶显示器，它由具有透明、供热、前电极的EL灯背后照明。
本发明的再一个目的在于提供一种具有加热器的液晶显示器，其中加热器覆盖显示器的整个区域。
前述目的在本发明中实现，其中电致发光灯包括两个电极和至少三个连接器，第一连接器连接到第一电极，并且第二连接器和第三连接器连接到第二电极。第一电流流过第一连接器和第二连接器之间的灯，导致灯发光。第二电流流过第二连接器和第三连接器之间的第二电极，由此，第二电极的温度随第二电流增加。当从背后照明液晶显示器时，第二电极提供热量使显示器变暖以正常操作。两个电极中任何一个可以用作加热器。
附图简述
本发明更完整的理解可以通过结合附图考虑下面的详细描述而获得，其中：
图1是电致发光灯的横截面；
图2是根据本发明优选实施方案构造的电致发光灯和液晶显示器的横截面；
图3是根据本发明构造的电致发光灯的平面图；
图4是根据本发明可选实施方案构造的电致发光灯和液晶显示器的横截面；
图5是根据本发明可选实施方案构造的电致发光灯和液晶显示器的横截面。
具体实施方式
图1是EL灯的横截面。所有横截面中的几层都不是成比例或按比例显示。灯10包括由聚酯或聚碳酸酯材料制成的透明衬底11。透明电极12覆盖在衬底11上并且包含氧化铟锡和氧化铟。荧光层16覆盖在电极12上，并且介电层15覆盖在荧光层上。荧光层和介电层可以合并为单层，如参考数字13所表示的。覆盖在介电层15上的是包含有导电微粒例如银或碳在树脂粘合剂中的后电极18。
在操作过程中，交流电施加到电极12和18，导致微小的电流在电极之间流动，流过灯，导致层16中的荧光体发光。
根据本发明，小电流施加到透明电极12的相对的边，导致该电流与通过灯的电流正交地沿电极流过。电流量由电极12的电阻率和灯的面积决定。优选地，电阻率为每平方大约50-500Ω。施加的电压可以是交流的或直流的。在大多数应用中，假定所施加的加热器电压为3-12伏特DC。
图2说明依附于液晶显示器用于从背后照明该显示器的EL灯。灯10如上述构造。液晶显示器20包括透明电极21，液晶材料22，和透明电极23。其他层，例如极化层，没有显示但是在本领域中众所周知。液晶材料典型地稍微粘稠，并且在低于0℃的温度下，趋向凝胶。当施加电场时，液晶显示器通过改变材料分子的排列来操作。在低温时，材料的粘稠度大大地增加并且材料可能不响应所施加的电场。通过提供少量热量，液晶材料的温度可以足够升高，以在低温下正常操作。显示器，例如交通工具中的仪表板，易于收集热量。因此，仅需很少的热量使温度足够升高，使得显示器正常操作。
图3使根据本发明构造的EL灯的平面图。EL灯30包括前电极的连接器31和32以及后电极的连接器33和34。EL灯典型地具有环绕电极的母线，以提供到电极的低电阻连接。由于加热器电极，母线完全环绕电极周围是不可能的，除非第二连接器在灯隐藏的部分制造。母线36沿着EL灯30的一边，并且电连接到连接器31。类似地，母线37沿着灯相对的边，并且电连接到连接器32。因此，联结连接器31和32的电压将导致电流沿前电极流过，使得电极变暖。加热电流可以是交流的或者直流的。
依赖于所使用的电源，仅需要单个额外的连接器。连接器33和34中的一个可以省去，除非因与本发明无关的原因而保留。根据本发明构造的灯与具有单端输出，半桥输出，或者变压器输出的驱动器相适合，其中具有单端输出的驱动器也就是在输出端和地之间产生交变电流的驱动器。如果驱动器具有全桥输出，(四个开关元件)，那么可变偏压对于加热器是必需的，例如电压由变压器偶联前电极。
在现有技术中，已做了很大努力以从EL灯获得均匀输出。用来提供热量的电压不会在EL灯的表面上引入严重的不均匀，因为加热器电压相对于用来驱动EL灯的峰峰电压是小的，例如3伏特对12伏特。
图4说明本发明的可选实施方案，其中透明后电极用于El灯，并且该灯通过后电极依附于液晶显示器。这使荧光粉层移向更接近液晶显示器，并且提供略微更分散的光源，因为光透过介电层，如图4中所示。介电层和荧光层可以合并。
特别地，灯41包括和液晶显示器44的后电极43相接触的透明电极42。荧光/介电层46覆盖在电极42上，并且后电极47覆盖在层46上。衬底48覆盖后电极47。反射层，例如层49，可选地提供以将光重定向到观看者。电极42优选地是液晶显示器44的加热器电极。
代替在衬底47上构造，灯材料，也就是层42，46和47可以通过例如粘辊法沉积在临时衬底上，并且层压到液晶显示器44的后电极，从而省去衬底48。电极42和43可以由没有显示的薄绝缘层隔开，如果希望对其中一个电极制作布线图案。粘合层可以用作粘合剂和绝缘体。
图5说明本发明的可选实施方案，其中与液晶显示器合用一个电极。液晶显示器51包括透明导电层52，它即是液晶显示器的后电极又是EL灯53的前电极。荧光层54覆盖在层52上，并且介电层55覆盖在荧光层上。后电极56可以沉积自导电墨水，或者可以是一层金属箔，例如铝，其也可以提供反射功能。层52优选地是加热器层。
EL灯53优选地通过在随后变成后电极的金属箔上，或者在以层56开始的临时衬底上，以相反次序，沉积灯材料来制造。然后，材料层压到液晶显示器51的后电极，并且如果临时衬底存在，移除临时衬底。
因此，本发明提供一种具有作为前电极，后电极或者前后电极的加热器电极的EL灯。该灯至少需要加热器的单个额外连接器。与液晶显示器相结合，本发明提供一种EL灯，用于背后照明和加热液晶显示器。
这样描述本发明，本领域技术人员将明白，在本发明的范围内可以做许多修改。例如，代替前电极或者除前电极之外，灯30的后电极可以是加热器电极，如果希望的话。加热器电极可以制作布线图案，并且仍然用作前或后电极，和加热器电极。双金属开关，或其它装置可以加在显示器附近，用于当显示器已足够加热时感测和当加热时打开加热器电路。

Claims (12)

1.在包括电致发光灯的显示器中，其中电致发光灯具有金属氧化物的透明层和连接到所述透明层用于将第一电流偶联到所述灯中的至少一个连接器，改进包括：
连接到所述透明层用于传导第二电流沿所述透明层流过的第二连接器，由此所述透明层的温度随所述第二电流增加。
2.如权利要求1中所述的显示器，其特征在于所述透明层的电阻率大约为50-500Ω/平方。
3.如权利要求1中所述的显示器，其特征在于所述透明层具有至少两个相对的边，并且所述一个连接器连接到所述相对边中的第一边，而所述第二连接器连接到所述相对边中的第二边。
4.如权利要求1中所述的显示器，进一步包括覆盖在所述电致发光灯至少一部分上的液晶显示器。
5.如权利要求1中所述的显示器，进一步包括液晶显示器，其特征在于该液晶显示器包括透明金属氧化物层。
6.如权利要求5中所述的显示器，其特征在于电致发光灯和液晶显示器共用金属氧化物的公共层。
7.如权利要求1中所述的显示器，进一步包括具有后导电层的液晶显示器，其中所述电致发光灯的透明层覆盖在所述后导电层上。
8.如权利要求7中所述的显示器，其特征在于所述透明层是所述电致发光灯的前电极。
9.如权利要求7中所述的显示器，其特征在于所述透明层是所述电致发光灯的后电极。
10.一种显示器，包括：
第一电极；
覆盖在所述第一电极上的荧光层；
覆盖在所述荧光层上的介电层；
覆盖在所述介电层上的第二电极；
电连接到所述第一和第二电极中一个的第一连接器；
电连接到所述第一和第二电极中所述一个的第二连接器；
其中所述第一和第二电极通过所述荧光层和所述介电层将第一电流偶联，用于导致荧光层发光；
其中所述第一和第二连接器通过所述一个电极将第二电流偶联，用于导致所述一个电极的温度增加。
11.如权利要求10中所述的显示器，进一步包括当所述第二电流流过时由所述第一和第二电极中所述一个加热的液晶显示器。
12.如权利要求11中所述的显示器，其中所述第一和第二电极中的一个与所述液晶显示器共用。
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